Traitement thermique du cuivre au béryllium C17200

Le traitement thermique de l'alliage Cu-Be est principalement un recuit en solution solide et un durcissement par vieillissement. Contrairement aux autres alliages de cuivre dont la résistance n'est obtenue que par usinage à froid, le cuivre-béryllium corroyé est obtenu par usinage à froid et processus de durcissement par vieillissement à chaud jusqu'à 1250-1500 Mpa. Le durcissement par vieillissement est souvent appelé durcissement par précipitation ou traitement thermique. La capacité de l'alliage de cuivre au béryllium à accepter ce traitement thermique est supérieure aux autres alliages en termes de formage et de propriétés mécaniques. Par exemple, des formes complexes peuvent être obtenues aux niveaux de résistance et de dureté les plus élevés de tout autre alliage à base de cuivre, c'est-à-dire dans l'état de laminage et de vieillissement ultérieur du matériau. Le texte suivant décrit en détail le processus de durcissement par vieillissement du Cu-Be à haute résistance alliage C17200, ainsi que le traitement thermique spécifique des alliages de forgeage et de fonderie, les équipements de traitement thermique recommandés, les méthodes d'oxydation de surface et de recuit en solution générale.

Pendant le durcissement par vieillissement, des particules microscopiques riches en béryllium se forment dans la matrice métallique, une réaction à diffusion contrôlée dont la résistance varie avec le temps et la température de vieillissement. Le temps et la température standard recommandés permettent aux pièces d'atteindre leur résistance maximale en deux à trois heures sans compromettre la résistance en raison d'une exposition prolongée à la température. Par exemple, la courbe de réponse de l'alliage C17200 sur la figure montre comment la basse température, la température standard et la température de vieillissement élevée affectent les performances de pointe de l'alliage et le temps nécessaire pour atteindre la résistance de pointe.

Comme le montre la figure, à de basses températures de 550 ° F (290 ° C), la résistance du C17200 augmente lentement et ne culmine que 30 heures plus tard. À une température standard de 600 ° F (315 ° C) pendant 3 heures, la résistance du C17200 a peu changé. À 700 ° F (370 ° C), l'intensité culmine en 30 minutes et diminue presque immédiatement. En bref, à mesure que la température de vieillissement augmente, le temps nécessaire pour atteindre l'intensité maximale et l'intensité maximale disponible diminuent.

C17200 Cuivre béryllium peuvent être vieillis à des concentrations différentes. Le pic de vieillissement fait référence au vieillissement à l'intensité maximale. Les alliages qui n'ont pas vieilli à leur résistance maximale ne sont pas vieillis, et les alliages qui ont dépassé leur résistance maximale sont sur-vieillis. Le Cu-béryllium sous-vieillissant augmente la ténacité, l'allongement uniforme et la résistance à la fatigue, tandis que le sur-vieillissement augmente la conductivité, la conductivité thermique et la stabilité dimensionnelle. Le béryllium de cuivre ne vieillit pas à température ambiante même s'il est stocké pendant une longue période.

L'écart admissible du temps de durcissement au vieillissement dépend de la température du four et des exigences de performance finale. Afin d'atteindre l'âge optimal à température standard, le temps du four est généralement contrôlé en ± 30 minutes. Pour le vieillissement à haute température, cependant, une synchronisation plus précise est nécessaire pour éviter la moyenne. Par exemple, le temps de vieillissement du C17200 à 700 ° F (370 ° C) doit être contrôlé en ± 3 minutes pour maintenir des performances optimales. De même, en raison de la forte augmentation de la courbe de réponse au vieillissement au stade initial, un vieillissement insuffisant nécessite également un contrôle strict des variables du processus. Dans un cycle de durcissement de vieillissement standard, les vitesses de chauffage et de refroidissement ne sont pas importantes. Cependant, pour garantir que les pièces ne commencent pas à vieillir avant d'atteindre la température, des thermocouples peuvent être placés pour déterminer quand la température souhaitée a été atteinte.

 

Équipement de durcissement vieillissant

Four à recirculation d'air. La température du four à air recirculé est contrôlée à ± 15 ° F (± 10 ° C). Il est recommandé pour le durcissement de vieillissement standard des pièces en cuivre-béryllium. Ces fours sont conçus pour accueillir de grands et petits volumes de pièces et sont idéaux pour l'estampage au tambour de pièces sur le support de vieillissement. Cependant, en raison de sa qualité thermique pure, il est nécessaire d'éviter un vieillissement insuffisant ou un cycle de vieillissement trop court des pièces de masse.

Four de vieillissement en chaîne. Le four de vieillissement à brins d'acier avec une atmosphère protectrice comme milieu de chauffage convient au traitement de grandes quantités de bobines de cuivre au béryllium, généralement dans un four long, de sorte que le matériau peut être expansé ou recourbé. Cela permet un meilleur contrôle du temps et de la température, en évitant l'uniformité partielle et la possibilité de contrôler des périodes spéciales de vieillissement insuffisant ou à température élevée / à court terme et de durcissement sélectif.

Bain de sel. Nous recommandons également l'utilisation de bains de sel pour durcir les alliages de cuivre au béryllium. Les bains de sel fournissent un chauffage rapide et uniforme et sont recommandés dans toutes les plages de durcissement thermique, en particulier pour les courtes périodes de vieillissement à haute température.

Four sous vide. Le vieillissement sous vide des pièces en cuivre-béryllium peut être accompli avec succès mais il faut faire attention. Parce que le chauffage des fours à vide ne repose que sur le rayonnement, il est difficile de chauffer uniformément les pièces avec de grandes charges. Les pièces à l'extérieur de la charge sont exposées à un rayonnement plus direct que les pièces à l'intérieur, de sorte que le gradient de température après traitement thermique modifiera les performances. Pour assurer un chauffage uniforme, la charge doit être limitée et les pièces doivent être isolées du serpentin de chauffage. Les fours à vide peuvent également être utilisés pour remblayer des gaz inertes tels que l'argon ou l'azote. De même, sauf si le four est équipé d'un ventilateur de recirculation, les pièces doivent être protégées.